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    【知識點】RFID射頻識別系統詳解

     

    RFID的英文全稱是RadioFrequencyIdentification,射頻識別,又稱電子標簽,無線射頻識別,感應式電子晶片,近接卡、感應卡、非接觸卡、電子條碼。

    RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無須人工干預,可工作于各種惡劣環境。

    RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境,可在這樣的環境中替代條碼,例如用在工廠的流水線上跟蹤物體。長距射頻產品多用于交通上,識別距離可達幾十米,如自動收費或識別車輛身份等。

     

    RFID技術的應用

    A、在零售業中,條形碼技術的運用使得數以萬計的商品種類、價格、產地、批次、貨架、庫存等

    B、采用車輛自動識別技術,使得路橋、停車場等收費場所避免了車輛排隊通關現象,減少了時間浪費,從而極大地提高了交通運輸效率及交通運輸設施的通行能力;

    C、在自動化的生產流水線上,整個產品生產流程的各個環節均被置于嚴密的監控和管理之下;

    D、在粉塵、污染、寒冷、炎熱等惡劣環境中,遠距離射頻識別技術的運用改善了卡車司機必須下車辦理手續的不便;

    E、在公交車的運行管理中,自動識別系統準確地記錄著車輛在沿線各站點的到發站時刻,為車輛調度及全程運行管理提供實時可靠的信息?!?/FONT>

     

    RFID系統的基本原理

    1、基本原理

    從電子標簽到閱讀器之間的通信及能量感應方式來看,系統一般可以分成兩類,即電感耦合系統和電磁反向散射耦合系統。電感耦合通過空間高頻交變磁場實現耦合,依據的是電磁感應定律;電磁反向散射耦合,即雷達原理模型,發射出去的電磁波碰到目標后反射,同時攜帶回目標信息,依據的是電磁波的空間傳播規律。

     

    2、電感耦合型RFID系統

    RFID的電感耦合方式對應于ISO/IEC14443協議。電感耦合電子標簽由一個電子數據載體,通常由單個微芯片及用做天線的大面積的線圈等組成。電感耦合方式的電子標簽幾乎都是無源工作的,在標簽中的微芯片工作所需的全部能量由閱讀器發送的感應電磁能提供。高頻的強電磁場由閱讀器的天線線圈產生,并穿越線圈橫截面和線圈的周圍空間,以使附近的電子標簽產生電磁感應。

     

    3、電磁反向散射RFID系統

    (1)反向散射調制

    雷達技術為RFID的反向散射耦合方式提供了理論和應用基礎。當電磁波遇到空間目標時,其能量的一部分被目標吸收,另一部分以不同的強度散射到各個方向。在散射的能量中,一小部分反射回發射天線,并被天線接收(因此發射天線也是接收天線),對接收信號進行放大和處理,即可獲得目標的有關信息。當電磁波從天線向周圍空間發射時,會遇到不同的目標。到達目標的電磁波能量的一部分(自由空間衰減)被目標吸收,另一部分以不同的強度散射到各個方向上去。反射能量的一部分最終會返回發射天線,稱之為回波。在雷達技術中,可用這種反射波測量目標的距離和方位。對RFID系統來說,可以采用電磁反向散射耦合工作方式,利用電磁波反射完成從電子標簽到閱讀器的數據傳輸。這種工作方式主要應用在915MHz、2.45GNz或更高頻率的系統中。

    (2)RFID反向散射耦合方式

    一個目標反射電磁波的頻率由反射橫截面來確定。反射橫截面的大小與一系列的參數有關,如目標的大小、形狀和材料,電磁波的波長和極化方向等。由于目標的反射性能通常隨頻率的升高而增強,所以RFID反向散射耦合方式采用特高頻和超高頻,應答器和讀寫器的距離大于1m。讀寫器、應答器(電子標簽)和天線構成了一個收發通信系統。

     

    4、聲表面波標簽的識別原理

    (1)聲表面波器件

    聲表面波(SurfaceAcousticWave,SAW)器件以壓電效應和與表面彈性相關的低速傳播的聲波為依據。SAW器件的體積小、重量輕、工作頻率高、相對帶寬較寬,并且可以采用與集成電路工藝相同的平面加工工藝,制造簡單,重獲得性和設計靈活性高。聲表面波器件具有廣泛的應用,如通信設備中的濾波器。在RFID應用中,聲表面波應答器的工作頻率目前主要為2.45GHz。

     

    (2)聲表面波RFID的原理

    SAW標簽由叉指換能器和若干反射器組成,換能器的兩條總線與電子標簽的天線相連接。閱讀器的天線周期地發送高頻詢問脈沖,在電子標簽天線的接收范圍內,被接收到的高頻脈沖通過叉指換能器轉變成聲表面波,并在晶體表面傳播。反射器組成對入射表面波部分反射,并返回到叉指換能器,叉指換能器又將反射脈沖串轉變成高頻電脈沖串。由于聲表面波的傳播速率低,有效的反射脈沖串在經過及微妙的延遲時間后才回到閱讀器。

     

    (3)聲表面波RFID系統的關鍵技術

    標簽編碼容量與作用距離,應答器和讀寫器的配合,應用小型低成本且適合待識別物品的電子標簽天線,封裝,由于標簽附著的物品和使用環境千差萬別,所以其封裝結構各有特色,它們都必須達到以下幾個要求。

    ?保證壓電芯片在工作壽命期間能耐受外部環境應力及其變化,不造成性能惡化。

    ?至少不能影響或極少影響標簽天線的高頻電磁波接收效果。

    ?固定于待識別物的方法簡單、附著牢靠,不明顯損傷該物品。

    ?外型美觀,對于待識別物和諧,并滿足安全和保護環境等要求。

     

    (4)聲表面波RFID的優點

    由于SAW器件本身工作在射頻波段,無源且抗電磁干擾能力強,所以SAW技術實現的電子標簽具有一定的獨特優勢,是對集成電路(IC)技術的補充。

    聲表面波RFID的主要特點有:讀取范圍大且可靠,可達數米;可使用在金屬和液體產品上;標簽芯片與天線的匹配簡單,制作工藝成本低;不僅能識別靜止的物體,而且能識別速度達300km/h的高速運動物體??稍诟邷夭?/FONT>(-100℃~300)、強電磁干擾等惡劣環境下使用。

     

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